一种柱塞泵的制作方法

本发明属于泵装置技术领域，涉及一种柱塞泵。

背景技术：

柱塞泵是水泵的一种，它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸液、压液。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点。因此常常被运用在液压系统中。其在农业植保和清洗机行业上也得到了广泛的应用；但因行程短，自吸性能不好，特别是大流量泵的应用受到了限制，例如运用在喷雾机上时，因喷枪喷孔即喷量受到限制，如喷孔直径6.00mm，喷量37l/min，配2支喷枪的喷量也只有74l/min，而常规柱塞泵的泵流量多为120～150l/min，多余的水多用于回水搅拌，理论上接近40％～50％的流量和功率浪费。和活塞泵比较：活塞泵的容积效率能达到93％～96％，而柱塞泵只有78％～80％；如何将活塞泵中回水的功率利用起来，是行业中各研究机构和企业多年来一直努力的方向。

有研究表明，在负压如负3米处进水压力附近时提高+0.3bar(0.03mpa)进水压力，泵效率/总效率将提高5％以上；针对目前一般企业生产的柱塞泵吸水高度(即吸程)达不到3米；或者在负3米能吸上水但出水量少、效率低、脉动大等问题，如果加一潜水泵压力在0.3bar正压供水测试，则出水量效果增大明显，脉动小。也就是说植保机械用100lpm～200lpm柱塞泵在进水压力为负压时，特别是吸水距离-2米以上时，泵效率下降明显。所以很多专业清洗设备和注水泵、高山消防送水泵一类设备上都会加一台叶轮式潜水泵来实现正压供水，以保证较高的系统可靠性和效率。

目前此种大流量柱塞泵的应用场合如高山消防、滴灌和油田注水、海水淡化时，因其自吸性差，很多用户还为100lpm以上的柱塞泵加前级伺服泵如潜水泵来供水以提高效率。

我国专利(公告号：cn203809310u；公告日：2014-09-03)公开了一种能量回收增压泵，其包括电机，电机包括电机本体和电机输出轴，在电机本体的第一端部设置有离心泵，离心泵包括离心泵泵体及离心泵叶轮，离心泵泵体与电机本体固定连接，离心泵叶轮可旋转地安装于电机输出轴上；且在电机本体的第二端部设置有透平泵，透平泵包括透平泵泵体及透平泵叶轮，透平泵泵体与电机本体固定连接，透平泵叶轮可旋转地安装于电机输出轴上。

上述专利文献中的能量回收增压泵结构复杂，用电机作透平泵的联结和承载体，需要另外消耗电能，制造成本和使用成本高，而且整体的体积较大。

技术实现要素：

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种柱塞泵，本发明所要解决的技术问题是：如何提高柱塞泵的效率并保证其结构紧凑。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种柱塞泵，包括泵体，所述泵体上具有泵进水室；其特征在于，所述泵体的一端固连有吸液透平，所述吸液透平位于所述泵进水室的泵进水口处，所述吸液透平包括壳体、位于所述壳体内的涡室以及位于所述涡室内的透平叶轮；所述涡室上分别开设有总进水口、回水口以及与所述泵进水室的泵进水口相连通的出水口，所述回水口与所述泵体上的回水出口之间通过回水管相连通且所述回水口进入的回水能够带动所述透平叶轮转动。

其工作原理如下：本技术方案中的高效柱塞泵可运用在大流量的工业注水柱塞泵，海水淡化柱塞泵以及其他大流量工业容积泵上，也可以运用在农机行业的植保机械领域，例如应用在喷雾机上。使用时，总进水口、回水口以及出水口分别用于连接总进水、泵回水和泵进水室。透平叶轮在回水的作用下，产生径向高速旋转，从而在涡形泵进水室的泵进水口处产生并加大真空吸力，改自然吸水为动力吸水，以提高柱塞泵的泵容积效率和总效率。

在上述的柱塞泵中，所述吸液透平为径向轴流式微型透平，所述透平叶轮的径向尺寸为10～40mm。这样本技术方案中的吸液透平及透平叶轮可以适应目前市场上大部分不同进水口径的柱塞泵，使用范围较广。

在上述的柱塞泵中，所述壳体呈扁平状，所述壳体的两侧呈平面，所述壳体的外周面呈圆弧面，所述出水口位于所述壳体的外周面上且沿所述壳体的外周面切线方向延伸，所述透平叶轮为径向轴流式结构，所述总进水口和回水口分别位于所述壳体的两侧。

在上述的柱塞泵中，所述透平叶轮上的叶片向透平叶轮旋转方向弧形弯曲，所述透平叶轮的转轴通过轴承连接在所述壳体具有回水口一侧的内壁上，所述转轴上位于所述回水口与所述透平叶轮之间设有导向器，所述导向器内设有导流通道，所述导流通道与所述回水口相连通，所述导流通道的侧壁上开设有若干朝向所述叶片的导流喷孔。使用时，总进水口朝下，与水面或液面接触，导向器改在吸水面，饱满光顺，上述叶片能够适应高速自转要求，降低空化风险。通过多个导流喷孔使得高压回水从轴向注入，径向沿切线喷出带动透平叶轮高速旋转，从而在涡室内形成上吸真空，以加大泵的自吸能力。

在上述的柱塞泵中，所述导流通道以及导流喷孔的内壁为螺旋线性。这样在回水压力驱动下能够得到最大旋转速度，增大对叶片的冲击力，从而提高透平叶轮速度，提升泵的自吸能力。

进一步的，在上述的柱塞泵中，所述泵体的泵进水室内设有进水叶轮，所述透平叶轮的转轴与所述进水叶轮的转轴之间通过软轴相连接且所述透平叶轮能够驱动所述进水叶轮，所述软轴穿过所述涡室上的出水口以及所述泵进水室的泵进水口。将进水叶轮装在泵体的吸水头里，密封的软轴内置在进水管中，可以加快进水(上水)的过程并提升整个机组的效率。

透平叶轮通过软轴来驱动进水叶轮，软轴还可以通过机械密封接出涡室，接到预配的药液箱里构成动力吸药水总成，形成和出水量相关的比例混药器。

更进一步的，在上述的柱塞泵中，所述泵体上回水出口连接的回水管通过回水三通接头分接出两个回水管，所述涡室上对应两个回水管开设两个所述回水口，其中一个回水口处对应设置所述吸液透平，另一个所述回水口处对应设置吸药透平，所述壳体与所述吸药透平对应设置吸药口。吸液透平和吸药透平分别用于辅助动力吸水和辅助动力吸药。

作为替代方案，透平叶轮的转轴通过软轴和齿轮驱动两个叶轮，大小不同直径，分别用于辅助动力吸水和辅助动力吸药，也可以形成和出水量相关的动态比例混药系统。

在上述的柱塞泵中，分接出的两个回水管上还设有电磁阀或延时控制开关。通过电磁阀或延时控制开关控制吸水及吸取药液时两者之间的时间差，使得药液混合均匀。

与现有技术相比，本发明中中的柱塞泵具有以下优点：

1、本技术方案中通过设置吸液透平，使得透平叶轮在回水的作用下，产生径向高速旋转，从而在涡形泵进水室的泵进水口处产生真空吸力，改自然吸水为动力吸水，以提高柱塞泵的泵容积效率和总效率。

2、本技术方案中通过合理改进吸液透平的结构，设置导流通道和导流喷孔，优化叶片形状，加大回水驱动透平叶轮的转速，以增加吸水压力，泵总效率/整机效率将得提升，达到节能的目的。

3、本技术方案中还设置了吸药透平，吸液透平和吸药透平分别用于辅助动力吸水和辅助动力吸药；提高效率，使用便捷。

附图说明

图1是实施例一中本柱塞泵的正视结构示意图。

图2是实施例一中本柱塞泵的俯视结构示意图。

图3是实施例一中本柱塞泵的剖视结构示意图。

图4是实施例二中本柱塞泵的侧视结构示意图。

图5是实施例二中本柱塞泵的俯视结构示意图。

图6是实施例二中本柱塞泵的剖视结构示意图。

图7是实施例二中本柱塞泵的局部剖视结构示意图。

图中，1、泵体；1a、泵进水室；1b、泵进水口；2、吸液透平；21、壳体；21a、涡室；22、透平叶轮；23、总进水口；24、回水口；25、出水口；3、回水管；4、导向器；41、导流通道；42、导流喷孔；5、吸液透平；51、吸药口；6、电磁阀；7、回水三通接头。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例中的柱塞泵可运用在大流量的工业注水柱塞泵，海水淡化柱塞泵以及其他大流量工业容积泵上，也可以运用在农机行业的植保机械领域，例如应用在喷雾机上。如图1、图2和图3所示，本实施例中的柱塞泵包括泵体1，泵体1上具有泵进水室1a；泵体1的一端固连有吸液透平2，吸液透平2位于泵进水室1a的泵进水口1b处，吸液透平2包括壳体21、位于壳体21内的涡室21a以及位于涡室21a内的透平叶轮22；涡室21a上分别开设有总进水口23、回水口24以及与泵进水室1a的泵进水口1b相连通的出水口25，回水口24与泵体1上的回水出口之间通过回水管3相连通且回水口24进入的回水能够带动透平叶轮22转动。具体来说，壳体21呈扁平状，壳体21的两侧呈平面，壳体21的外周面呈圆弧面，出水口25位于壳体21的外周面上且沿壳体21的外周面切线方向延伸，透平叶轮22为径向轴流式结构，总进水口23和回水口24分别位于壳体21的两侧；透平叶轮22上的叶片向透平叶轮22旋转方向弧形弯曲，透平叶轮22的转轴通过轴承连接在壳体21具有回水口24一侧的内壁上，转轴上位于回水口24与透平叶轮22之间设有导向器4，导向器4内设有导流通道41，导流通道41与回水口24相连通，导流通道41的侧壁上开设有若干朝向叶片的导流喷孔42。使用时，总进水口23朝下，与水面或液面接触，导向器4改在吸水面，饱满光顺，上述叶片能够适应高速自转要求，降低空化风险，进一步的，导流通道41以及导流喷孔42的内壁为螺旋线性。这样在回水压力驱动下能够得到最大旋转速度，增大对叶片的冲击力，从而提高透平叶轮22速度，提升泵的自吸能力。使用时，总进水口23、回水口24以及出水口25分别用于连接总进水、泵回水和泵进水室1a。透平叶轮22在回水的作用下，产生径向高速旋转，从而在涡形泵进水室1a的泵进水口1b处产生并加大真空吸力，改自然吸水为动力吸水，以提高柱塞泵的泵容积效率和总效率。

本实施例中吸液透平2为径向轴流式微型透平，透平叶轮22的径向尺寸为10～40mm，其可以适应目前市场上大部分不同进水口径的柱塞泵，使用范围较广。

进一步的，本实施例中泵体1的泵进水室1a内设有进水叶轮，透平叶轮22的转轴与进水叶轮的转轴之间通过软轴相连接且透平叶轮22能够驱动进水叶轮，软轴穿过涡室21a上的出水口25以及泵进水室1a的泵进水口1b；将进水叶轮装在泵体1的吸水头里，密封的软轴内置在进水管中，可以加快进水的过程并提升整个机组的效率。

透平叶轮22通过软轴来驱动进水叶轮，软轴还可以通过机械密封接出涡室21a，接到预配的药液箱里构成动力吸药水总成，形成和出水量相关的比例混药器。

实施例二

如图3至图7所示，本实施例中设计了双透平叶轮22，大小和尺寸可以按实际需要从10mm到40mm规格选择；泵体1上回水出口连接的回水管3通过回水三通接头7分接出两个回水管3，涡室21a上对应两个回水管3开设两个回水口24，其中一个回水口24处对应设置吸液透平2，另一个回水口24处对应设置吸药透平5，吸液透平2和吸药透平5共同一个壳体21，壳体21与吸药透平5对应设置吸药口51，吸液透平2和吸药透平5分别用于辅助动力吸水和辅助动力吸药。其原理和上述的实施例一中的方案道理相同，可以按不同的转速产生不同的吸力，经过调试后，形成一动态的稳定比例的混药总成，当然，该种混药总成和回水的开度大小是相关的。进一步的，分接出的两个回水管3上还设有电磁阀6或延时控制开关；通过电磁阀6或延时控制开关控制吸水及吸取药液时两者之间的时间差，使得药液混合均匀。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、泵体；1a、泵进水室；1b、泵进水口；2、吸液透平；21、壳体；21a、涡室；22、透平叶轮；23、总进水口；24、回水口；25、出水口；3、回水管；4、导向器；41、导流通道；42、导流喷孔；5、吸液透平；51、吸药口；6、电磁阀；7、回水三通接头等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。